دراسة: الدماغ يقود مهمة إعادة التدوير بعد الصيام

عبر عملية تسمى «البلعمة الذاتية»

تنشيط الخلايا العصبية (AgRP) في الدماغ عن طريق الصيام (معهد ماكس بلانك لأبحاث التمثيل الغذائي)
تنشيط الخلايا العصبية (AgRP) في الدماغ عن طريق الصيام (معهد ماكس بلانك لأبحاث التمثيل الغذائي)
TT

دراسة: الدماغ يقود مهمة إعادة التدوير بعد الصيام

تنشيط الخلايا العصبية (AgRP) في الدماغ عن طريق الصيام (معهد ماكس بلانك لأبحاث التمثيل الغذائي)
تنشيط الخلايا العصبية (AgRP) في الدماغ عن طريق الصيام (معهد ماكس بلانك لأبحاث التمثيل الغذائي)

يؤدي الصوم إلى تشغيل عملية تسمى «البلعمة الذاتية»، حيث يقوم الجسم بتشغيل نظام التخلص من النفايات في الخلايا، ويكتسب طاقة جديدة. وأظهر باحثون في معهد «ماكس بلانك» لأبحاث التمثيل الغذائي في كولونيا بألمانيا، أن الدماغ يلعب دوراً حاسماً في هذه العملية.
والمعروف أن خلايا الكبد هي المسؤولة عن هذه العملية، ولكن الدراسة المنشورة، أمس (الثلاثاء)، في دورية «سيل ميتابوليزم»، تكشف لأول مرة عن الدور الذي يقوم به الدماغ، حيث وجدت أنه «حتى بعد فترة قصيرة من الصيام، يقوم الدماغ بإفراز هرمون (الكورتيكوستيرون)، الذي يحفز الكبد على بداية عملية البلعمة الذاتية».
و«البلعمة الذاتية» ضرورية للبقاء على قيد الحياة، حيث يتم تمزيق الجزيئات المعيبة أو التالفة وتدميرها بواسطة نظام التخلص من النفايات الخاص بالخلية، ويتم توليد طاقة جديدة من ذلك، وهذا النوع من إزالة السموم من الجسم يحافظ على لياقة الجسم.
ويوضح ويي تشين، باحث ما بعد الدكتوراه في «معهد ماكس بلانك لأبحاث التمثيل الغذائي»، الباحث الرئيسي، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للمعهد، بالتزامن مع نشر الدراسة: «كنا نعتقد أن خلايا أجسامنا تشعر بذاتها بشكل أساسي عندما تكون منخفضة الطاقة ثم تعزز الالتهام الذاتي، لكننا وجدنا الآن في تجارب على الفئران أن الدماغ يلعب دورا حاسماً».
وفي دراستهم، لم يطعم الباحثون الفئران لمدة 4 ساعات، في الوقت الذي تأكل فيه كثيراً في العادة، ثم درسوا كيف استجابت العصبونات (AgRP)، وهي مجموعة من 3 آلاف خلية عصبية في مركز الجوع بمنطقة ما تحت المهاد بالدماغ، لهذا الصيام، والمثير للدهشة أنهم وجدوا أنه أثناء الصيام، لا يرسل الدماغ إشارات تحفز الكائن الحي على الأكل فحسب، بل يرسل أيضاً إشارات تنشط الالتهام الذاتي.
وتمكن الباحثون أيضاً من تحديد كيفية تواصل الدماغ مع الكبد؛ فعندما تكون مستويات الطاقة منخفضة، تحفز الخلايا العصبية إطلاق هرمون الكورتيكوستيرون، الذي يحفز بعد ذلك تنشيط الالتهام الذاتي في خلايا الكبد، وقد تمكنوا أيضاً من توضيح المسارات الدقيقة التي تنتقل بها الإشارة في الدماغ بالتفصيل، وبالتالي تحديد الخلايا العصبية التي تشارك في العملية.
وتمكنوا أيضاً من إثبات أن منع إرسال هذه الإشارة يؤدي إلى عدم اندفاع الالتهام الذاتي، رغم الصيام، ويفترض الباحثون أن الدماغ يعطي أول إشارة لبدء الالتهام الذاتي بسرعة، ويعتقدون أن الخلايا في الكبد ستبدأ أيضاً في نظام إعادة التدوير بنفسها، ولكن في مرحلة لاحقة فقط.
ويقول ينس برونينغ، مدير «معهد ماكس بلانك لأبحاث التمثيل الغذائي»: «تظهر دراستنا أن الالتهام الذاتي لا تديره خلايا الجسم بنفسها، ولكن من خلال الدماغ، وعلى المدى الطويل، نود معرفة ما إذا كانت هذه الآلية المكتشفة حديثاً في الدماغ تساهم في التأثيرات الإيجابية للصيام».
ويقول خالد شلبي، استشاري الباطنة بوزارة الصحة المصرية لـ«الشرق الأوسط»، إن «النتائج التي التوصل إليها من الفريق البحثي يمكن أن تكون مفيدة، بعد إثباتها من خلال تجارب سريرية على البشر، في التحديد الدقيق لفترة الصيام المطلوبة لتشغيل آلية الالتهام الذاتي، وبالتالي يمكن أن تتم التوصية بنظام غذائي يومي يساعد على تشغيل تلك الآلية».



روبوتات ذكية تتفوق على البشر في مختبرات الدواء

تستخدم الروبوتات المتنقلة منطق الذكاء الاصطناعي لأداء مهام البحث الاستكشافي في مجال الكيمياء (جامعة ليفربول)
تستخدم الروبوتات المتنقلة منطق الذكاء الاصطناعي لأداء مهام البحث الاستكشافي في مجال الكيمياء (جامعة ليفربول)
TT

روبوتات ذكية تتفوق على البشر في مختبرات الدواء

تستخدم الروبوتات المتنقلة منطق الذكاء الاصطناعي لأداء مهام البحث الاستكشافي في مجال الكيمياء (جامعة ليفربول)
تستخدم الروبوتات المتنقلة منطق الذكاء الاصطناعي لأداء مهام البحث الاستكشافي في مجال الكيمياء (جامعة ليفربول)

طوّر باحثون من جامعة ليفربول الإنجليزية روبوتات متنقلة قادرة على الحركة تعمل بالذكاء الاصطناعي، ويمكنها إجراء أبحاث التركيب الكيميائي، وصناعة الدواء بكفاءة غير عادية.

وفي الدراسة المنُشورة في دورية «نيتشر»، الأربعاء، أظهر الباحثون كيف تمكنت تلك الروبوتات التي تستخدم الذكاء الاصطناعي في اتخاذ القرارات، من أداء مهام البحث الاستكشافي في الكيمياء بمستوى أداء البشر، ولكن في وقت أسرع بكثير.

وتم تصميم الروبوتات المتنقلة التي يبلغ ارتفاعها 1.75 متر بواسطة فريق ليفربول لمعالجة 3 مشاكل أساسية هي: إجراء التفاعلات، وتحليل المنتجات، وتحديد ما يجب القيام به بعد ذلك بناءً على البيانات الناتجة. وقامت الروبوتات بأداء هذه المهام بطريقة تعاونية، حيث تناولت تلك المشكلات في 3 مجالات مختلفة تتعلق بالتركيب الكيميائي ذي الصلة باكتشاف الأدوية الصيدلانية.

وأظهرت النتائج أنه باستخدام الذكاء الاصطناعي، اتخذت الروبوتات القرارات الجديدة أو قرارات مماثلة للباحث البشري، ولكن في إطار زمني أسرع بكثير من الإنسان، الذي قد يستغرق ساعات كثيرة لاتخاذ القرارات نفسها. وأوضح البروفسور أندرو كوبر من قسم الكيمياء ومصنع ابتكار المواد بجامعة ليفربول، الذي قاد المشروع البحثي أن «البحث في التركيب الكيميائي مكلف ويستغرق وقتاً طويلاً، سواء في أثناء التجارب أو عند الحاجة إلى اتخاذ القرارات حول التجارب التي يجب القيام بها بعد ذلك، لذا فإن استخدام الروبوتات الذكية يوفر طريقة لتسريع هذه العملية».

وقال في بيان صادر الأربعاء: «عندما يفكر الناس في الروبوتات وأتمتة الكيمياء، فإنهم يميلون إلى التفكير في إجراء التفاعلات وما إلى ذلك، وهذا جزء منها، ولكن اتخاذ القرار يمكن أن يستغرق وقتاً طويلاً». وتابع: «هذه العملية تنطوي على قرارات دقيقة بناءً على مجموعات من البيانات الغزيرة. إنها مهمة تستغرق وقتاً طويلاً من الباحثين، ولكنها كانت مشكلة صعبة للذكاء الاصطناعي كذلك».

ووفق الدراسة، فإن اتخاذ القرار هو مشكلة رئيسية في الكيمياء الاستكشافية. فعلى سبيل المثال، قد يقوم الباحث بإجراء عدة تفاعلات تجريبية، ثم يقرر توسيع نطاق بعض من تلك التجارب التي تعطي نتائج تفاعل جيدة أو منتجات مثيرة للاهتمام فقط.

من جهته، قال سريرام فيجاياكريشنان، طالب الدكتوراه السابق في جامعة ليفربول، وباحث ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء الذي قاد هذه التجارب: «عندما حصلت على الدكتوراه، أجريت كثيراً من التفاعلات الكيميائية يدوياً. غالباً ما يستغرق جمع البيانات التحليلية وفهمها الوقت نفسه الذي يستغرقه إعداد التجارب. وتصبح مشكلة تحليل البيانات هذه أكثر حدة. فقد ينتهي بك الأمر إلى الغرق في البيانات».

وأضاف: «لقد عالجنا هذا هنا من خلال بناء منطق الذكاء الاصطناعي للروبوتات. ويعالج ذلك مجموعات البيانات التحليلية لاتخاذ قرار مستقل، على سبيل المثال، ما إذا كان يجب المضي قدماً إلى الخطوة التالية في التفاعل أم لا». وأكد قائلاً: «إذا أجرى الروبوت التحليل في الساعة 3:00 صباحاً، فسوف يكون قد قرر بحلول الساعة 3:01 أي التفاعلات يجب أن تستمر. وعلى النقيض من ذلك، قد يستغرق الأمر ساعات من الكيميائي لتصفح وتحليل مجموعات البيانات نفسها».

وفي الختام، شدّد البروفسور كوبر على أنه «بالنسبة للمهام التي أعطيناها للروبوتات هنا، فقد اتخذ منطق الذكاء الاصطناعي القرارات نفسها تقريباً مثل الكيميائي خلال تعاطيه مع هذه المشاكل الكيميائية الثلاث في غمضة عين»، مضيفاً أن هناك أيضاً مجالاً كبيراً لزيادة قدرات الذكاء الاصطناعي في فهم هذه الظواهر الكيميائية.